不同钢类的RH精炼装置和工艺特点分析
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1 前言1.1 工艺简介RH真空精炼(概貌见图1)是连铸前炉外精炼工艺之一。
为了保证连铸坯的质量,钢水在进入连铸机浇注前要对其进行精炼,即用RH钢水真空处理装置对钢水进行处理。
目前炉外精炼已成为炼钢生产不可缺少的重要工序。
钢液真空循环处理原理是:从转炉或LF钢包精炼炉来的钢包通过行车将其吊放在RH钢包车上,钢包车将钢包运送至RH真空处理工位,真空泵采用四级安装在管道上的蒸汽喷射泵,当两个插入管插入钢液一定深度后,这时开启真空泵系统,真空室(见图2)被抽成真空。
同时环流气体由氮气切换到氩气,启动液压顶升机构,将钢包顶升到预定高度,对钢水进行测温取样。
根据测温取样及工艺参数,打开主真空阀,真空室内的高温废气经冷却器被抽出,随着真空室内的压力降低,上升管输入驱动气体(氩气及其它惰性气体、反应气体)。
驱动气体由于受热膨胀以及压力由p1降到p2而引起等温膨胀,即上升管内钢液与气体混合物密度降低,而驱动钢液上升像喷泉一样涌入真空室内,使真空室内的平衡状态受到破坏。
为了保持平衡,一部分钢液从下降管回到钢包中,这样钢水受压差和驱动气体的作用不断地从上升管涌入真空室内,并经下降管回到钢包内,周而复始(如图3所示),实现钢液循环。
钢水在真空室中,当达到要求的真空度时,可以进行不同工艺的操作,包括最终的成分微调,根据需要将合金元素经过真空料斗添加到循环的钢液中,通过再次测温和取样确定处理结果。
真空处理结束后,关闭主真空阀,消除真空,钢包放置在钢包车上连同钢包车一起顶升或下降,(见图4)。
同时将环流气体切换成氮气,钢包车运行至喂丝位,按钢种要求喂丝,喂丝后用行车将钢包吊至连铸机大包回转台。
1.2 工法简介在整个RH真空精炼装置施工工艺中,RH真空系统的检漏及抽真空试验是最重要的工序之一。
RH真空精炼装置的使用原理是:在真空泵系统的作用下,将主系统内部抽成相对真空(本次系统真空度要求应在67Pa以下),再将真空室的浸渍管插入钢包内的钢水中,在上升气体及其他各种气体的作用下,使钢水呈雾状在真空室内循环。
炉外精炼的基本原理:(1)吹氩的基本原理:氩气是一种惰性气体,从钢包底部吹入钢液中,形成大量小气泡,其气泡对钢液中的有害气体来说,相当于一个真空室,使钢中[H][N]进入气泡,使其含量降低,并可进一步除去钢中的[O],同时,氩气气泡在钢液中上沲而引起钢液强烈搅拌,提供了气相成核和夹杂物颗粒碰撞的机会,有利于气体和夹杂物的排除,并使钢液的温度和成分均匀。
(2)真空脱气的原理:钢中气体的溶解度与金属液上该气体分压的平方根成正比,只要降低该气体的分压力,则溶解在钢液中气体的含量随着降低。
(3)LF炉脱氧和脱硫的原理:炉外精炼的任务:炉外精炼是把由炼钢炉初炼的钢水倒入钢包或专用容器内进一步精炼的一种方法,即把一步炼钢法变为二步炼钢法。
炉外精炼可以完成下列任务:(1)降低钢中的硫、氧、氢、氮和非金属夹杂物含量,改变夹杂物形态,以提高钢的纯净度,改善钢的机械性能;(2)深脱碳,在特定条件下把碳降到极低含量,满足低碳和超低碳钢的要求;(3)微调合金成分,将成分控制在很窄的范围内,并使其分布均匀,降低合金消耗,提高合金元素收得率;将钢水温度调整到浇铸所需要的范围内,减少包内钢水的温度梯度。
RH真空循环脱气法LF具有加热和搅拌功能的钢包精炼法处理过程:用钢包车将钢包送入处理位,使真空室下降或使钢包提升,以便使吸嘴浸入钢包内的钢液以下500mm。
然后启动真空泵。
由于真空室内压力下降,钢包内钢水被吸入真空室中。
由于吸嘴中的一个喷入氩气,另一个没有,钢水便开始反复循环。
这时就可采取各种处理措施,例如脱气、吹氧、化学成分及温度调整等。
处理结束时使系统破真空。
随后退出吸嘴,将钢包送至后处理位置或交接位置。
冶金效果:在短时间就可达到较低的碳(<15ppm)、氢(<1.5ppm)、氧含量(<40ppm);仅有略微的温度损失;不用采取专门的渣对策;可准确调整化学成分,Al,Si等合金收得率在90~97%。
汽车钢板以及电工钢等是RH钢生产的典型产品。